新型钢铅组合耗能器试验研究

利用钢和铅各自的优点开发了一种低屈服极限新型钢铅组合耗能器,通过2组不同参数耗能器和1个纯钢耗能器的试验研究,分析了翼缘宽度和腹板厚度等参数对耗能器性能的影响,对同等位移和同等出力情况下的钢铅组合耗能器和纯钢耗能器滞回曲线进行了对比。结果表明,所开发的新型耗能器滞回曲线饱满、耗能稳定,可通过设计耗能器的参数达到所需屈服性能,耗能器制作工艺简单、经济性好,是一种性价比较高的耗能器。     

钢铅组合耗能器参数优选及减震效果

利用电液伺服压剪试验机对钢铅组合耗能器(CSLD)进行拟静力试验,研究其力学性能;利用一个1∶4缩尺单层钢框架结构模型对CSLD进行地震模拟振动台试验,研究其耗能减震效果;试验结果表明:结构的层间位移和加速度反应明显减小,CSLD的滞回曲线饱满,确实能够很好地控制结构的地震反应。提出评价耗能器性能优劣的准则及两个附加条件,并利用遗传算法对CSLD的6个几何参数进行优选,结果表明优选效果良好,有利于耗能器的定型化和系列化。最后,利用ANSYS对安装有CSLD的20层钢结构Benchmark模型进行地震反应分析,分析结果表明CSLD对多高层结构同样具有良好的减震控制效果。     

钢铅组合耗能器力学性能试验研究

为了设计具有竖向耗能能力的抗倾覆装置,介绍了一种钢铅组合耗能器。通过对其静力、动力、电液伺服动静万能试验机实验结果的分析,表明该阻尼器能够使钢铅两种材料协同工作、共同耗能,具有制作工艺简单,能够满足位移小、阻尼大,耗能稳定的要求。通过分析还给出了耗能器的力学性能和恢复力模型。对大高宽比隔震结构的仿真计算分析表明,安装钢铅组合耗能器的抗倾覆装置具有一定的耗能能力,并能够避免结构倾覆。     

SMA耗能器的阻尼性能试验研究

设计并制作了伸缩式形状记忆合金耗能阻尼器，并对此器件进行了试验研究。试验结果与理论分析结果吻合程度较好，表明器件的设计是合理的、加工制作的工艺满足了理论要求，为该器件的工程实际应用积累了实践经验。     

基于ETABS的框架结构耗能减震分析

依据结构设计程序ETABS,采用传统的抗震方法和耗能方法对办公大厦进行设计,分别建立传统的抗震模型和耗能模型,采用反映谱法进行结构的地震响应分析,得出层间位移、楼层加速度、层间剪力等数据,通过对耗能结构和非耗能结构的各项数据的对比得出结论：耗能结构比传统的抗震结构抗震性能更好。     

足尺磁流变液耗能器的性能与试验研究

磁流变液耗能器是新一代智能型耗能器,是实现半主动振动控制的理想元件.设计制作了基于土木结构振动控制的最大阻尼力约为180kN的足尺磁流变液耗能器,并试验研究了其阻尼力性能.试验表明,对于具有多励磁线圈的磁流变液耗能器,相邻线圈的电流异向时其最大电流下的阻尼力,远大于同向的情况.试验还表明,多线圈共同工作下耗能器所产生的最大阻尼力,远小于各线圈单独工作时阻尼器所产生的最大阻尼力的简单叠加,且线圈越多,减小的程度也越大.     

古建筑殿堂型结构耗能减震性能的有限元分析研究

中国古建筑在中国传统文化中占有相当重要的位置.从某种意义上说,它们代表着中国古代科技的发展水平,集历史性、艺术性和科学性于一身.但由于历史条件等原因,以往的研究一般着重于古建筑的历史性和艺术性的研究,而对古建筑的科学性研究较少.在介绍木结构古建筑殿堂型结构体系基础上,从构成木结构古建筑殿堂型结构体系的构件入手,建立了木结构古建筑殿堂型结构体系构件的有限元模型,通过SAP2000程序对缩尺1:3.52的木结构古建筑殿堂型心间结构进行了有限元分析,定量地得出斗拱、榫卯和屋面对木结构古建筑殿堂型结构的耗能减震起着重要的作用等一些有意义的结论,为当今耗能减震的结构的设计提供一定的借鉴.     

地震作用下全浮漂大跨斜拉桥耗能减震控制研究

以某实际全浮漂大跨斜拉桥为研究应用对象,探讨了全浮漂大跨斜拉桥阻尼器的布置原则,考虑桩-土的相互作用,建立了全桥空间有限元分析模型,针对该非比例阻尼体系,通过基于应变能理论的振型阻尼分别考虑上部结构阻尼、下部结构阻尼和阻尼器阻尼,从而实现结构不同部分不同阻尼引入到有限元分析模型。然后进行了粘滞阻尼器参数优化,得到了最优阻尼系数和最优阻尼速度指数,并进行减震效果分析。研究结果表明：采用粘滞阻尼器可有效控制结构的地震响应,主塔顶位移、主梁位移和主塔底弯矩分别减小为普通全浮漂体系的60.4%、56.7% 、71.8%,各个桥墩支座位移减震效果;随着阻尼系数增加和阻尼速度指数的减小,梁端位移、塔顶位移和阻尼器位移减小,主塔墩底弯矩单调减少,当达到阻尼系数增加和阻尼速度指数的减小到一定值时主塔墩底弯矩控制效果基本稳定。     

黏滞阻尼器耗能增效减震系统理论及试验研究

鉴于传统消能减震系统在层间位移较小时耗能效率有限,介绍了一种带位移放大装置的黏滞阻尼器增效减震系统,可通过放大阻尼器的相对变形提升系统耗能能力。基于该系统变形受力特性构建了其耗能增效及高阶效应力学模型,发现在阻尼器拉伸和压缩变形过程中存在不对称现象,进一步讨论了模型参数对力学性能的影响规律。设计制作了试验模型,并完成了在正弦荷载的作用下的往复加载试验。通过对比试验结果与理论曲线验证了理论力学模型的正确性,并通过试验探讨了频率相关性与疲劳性能。最后针对某框架?剪力墙减震结构进行地震响应分析,结果表明较少数量的带位移放装置的黏滞阻尼器增效减震系统可实现数倍普通阻尼器的增效减震效果。     

粘弹性耗能器的性能试验研究

本文根据土木工程的特点和要求,选用三种国产粘弹性材料制作相应的耗能器,分别进行了变频、变温、变应变、常温与低温疲劳及极限变形等大量试验,研究了这些材料的主要性能指标—剪切模量、耗能因子的变化规律,分析了频率、温度、应变和疲劳效应等因素对粘弹性材料性能参数的影响。在此基础上,提出了粘弹性耗能器设计和制作的一些要求以及国产粘弹性材料用于土木结构减振时进一步改性的目标     

新型软钢阻尼器的减震性能研究

提出了设计软钢阻尼器的新思路：利用钢板平面内受力提高初始刚度，并通过改变钢板平面几何形状增加变形耗能能力。通过对具有不同几何形状的软钢阻尼器模型进行拟静力往复加载试验研究，验证了此种软钢阻尼器具有良好的塑性耗能性能。数值计算表明，在地震动作用下装有新型软钢阻尼器框架体系具有良好的减震效果。     

整体结构中两跨钢梁火灾变形性能的试验研究

为研究整体结构中钢梁的抗火性能,利用自行研制的试验炉和相关测试装置,对三层三跨足尺钢框架楼中三层顶一两跨连续梁进行受火试验研究,试验中钢梁受火,钢柱和节点不受火。试验量测了炉体内烟气温度、钢梁和混凝土楼板四等分点处截面沿厚度不同点的温度场、位于炉体外钢梁接点温度、钢梁和楼板四等分点处的竖向变形。结果表明:未进行防火保护的钢梁温度与烟气温度基本一致;升温阶段混凝土板温度滞后于钢梁的温度,停止升温后钢梁温度迅速降低,混凝土板温度仍会升高直至两者温度趋于一致。在整个试验过程中,沿混凝土板截面高度存在较大温度梯度;整体结构中未进行防火保护的钢梁具有很好的变形性能,可以考虑减少防火保护;不同位置的构件由于受到相临构件的约束程度不同,在火灾中的变形性能不同,在抗火设计时应进行区别对待;钢柱虽不受火,在整个试验过程中产生轴向膨胀。     

大型结构分散控制系统的优化研究

针对大型工程结构的分散控制方法进行研究,引入完全分散、部分独立分散及部分重叠分散控制的概念,分别以子系统控制效果局部最优及整体最优为目标设计分散控制结构的子系统控制器,并利用基于差分进化的混合粒子群算法对子系统进行优化,综合考虑子系统划分数量、子系统所含层数以及重叠部分所含层数的影响。对9层benchmark模型进行了多工况分散控制设计与数值分析。结果表明,整体最优目标下,采用部分重叠分散控制策略,能获得与集中控制策略接近的控制效果,相对于集中控制,重叠分散控制系统具有更高的可靠性,且不需要更多的控制能量。     

平面张弦结构粘弹性阻尼器振动控制研究

该文针对采用粘弹性阻尼器替换平面张弦结构跨中撑杆的振动控制方法,开展理论分析和数值仿真研究,揭示其振动控制机理,阐明振动控制效果。推导了上弦节点静力位移公式并推广至动力分析,结合撑杆动力学方程,揭示了粘弹性阻尼器替换平面张弦结构跨中撑杆振动控制耗能机理以及阻尼器刚度系数K与阻尼系数C对结构耗能效果的影响规律,依据耗能最大原则提出了实现最佳减振效果的阻尼器参数取值依据和方法。基于该文提出的刚度系数与阻尼系数取值方法,针对跨度60 m、100 m的张弦梁结构开展了粘弹性阻尼器替换张弦梁结构跨中撑杆参数化数值仿真。由参数化仿真可知,结构峰值加速度、峰值位移和峰值索内应力最大减振效果分别可达42.58%、30.54%和39.05%。减振结构可以满足结构安全以及正常使用需求。证明了粘弹性阻尼器替换平面张弦结构跨中撑杆是有效的振动控制方法,验证了该文提出的振动控制机理的有效性和阻尼器参数取值方法的适用性。     

直升机结构响应主动控制作动器优化设计研究

采用子结构综合法建立考虑作动器动特性与其相互影响的直升机机身／多作动器耦合系统频域数学模型，研究了直升机结构响应主动控制中采用作动器位置序号进行编码的遗传算法对多作动器位置进行优选，以及与电磁式惯性型作动器参数优化的综合优化问题，进行了结构响应主动控制试验研究，验证了多作动器减振的有效性和所提出的作动器位置优选方法的正确性。     

TLD-结构体系转化为TMD-结构体系的减振计算方法

提出了调谐液体阻尼器(Tuned Liquid Damper,TLD)转化为调谐质量阻尼器(Tuned Mass Damper,TMD)对结构减振控制的计算方法,采用该方法可方便地采用能够容易数值模拟的TMD实现TLD对结构的减振控制分析.TLD-结构体系转化为TMD-结构体系的理论推导过程简洁、物理概念清晰,并通过实...     

隔震换能系统换能效果试验研究

隔震换能系统是在隔震层安装了换能装置的隔震结构,该系统能够将地震传给结构的部分能量转换成液压能,并储存起来。对5层钢框架模型的隔震换能系统进行模拟地震振动台试验,研究换能装置的性能和隔震换能系统的换能效果和控制效果,为隔震换能系统的实际应用奠定基础。试验表明,换能装置的换能性能良好,出力可靠,耗能稳定,在控制效果接近普通橡胶垫隔震系统控制效果的前提下,换能效率达到了50%～80%。     

粘滞阻尼器减震结构的非线性动力分析

基于结构空间杆系-层模型,推导了粘滞阻尼器减震结构的附加阻尼矩阵、动力平衡方程和相对能量方程。在高层建筑结构动力分析程序HBTA中增加对粘滞阻尼器减震结构的非线性动力分析。通过具体算例,验证了本文所建议动力分析方法的正确性,并考察了粘滞阻尼器对结构的减震效果。HBTA程序可以反映结构构件和粘滞阻尼器的内力和变形。对同时包含位移相关非线性和速度相关非线性的结构动力分析做了有益尝试。